Isolation of Two Bacterial Species from Argan Soil in Morocco Associated with Polyhydroxybutyrate (PHB) Accumulation: Current Potential and Future Prospects for the Bio-Based Polymer Production

The environmental issues caused by the impacts of synthetic plastics use and derived wastes are arising the attention to bio-based plastics, natural polymers produced from renewable resources, including agricultural, industrial, and domestic wastes. Bio-based plastics represent a potential alternative to petroleum-based materials, due to the insufficient availability of fossil resources in the future and the affordable low cost of renewable ones that might be consumed for the biopolymer synthesis. Among the polyhydroxyalkanoates (PHA), the polyhydroxybutyrate (PHB) biopolymer has been synthesized and characterized with great interest due to its wide range of industrial applications. Currently, a wide number of bacterial species from soil, activated sludge, wastewater, industrial wastes, and compost have been identified as PHB producers. This work has the purpose of isolating and characterizing PHB-producing bacteria from the agricultural soil samples of Argania spinosa in the south region of Morocco where the plant species is endemic and preserved. During this research, four heat-resistant bacterial strains have been isolated. Among them, two species have been identified as endospore forming bacteria following the Schaffer-Fulton staining method with Malachite green and the Methylene blue method. Black intracellular granules have been appreciated in microscopy at 100× for both strains after staining with Sudan black B. The morphological and biochemical analyses of the isolates, including sugar fermentation and antibiotic susceptibility tests, preliminarily identified the strains 1B and 2D1 belonging to the genus Serratia and Proteus, respectivel

A Novel Sphingomonas sp. Isolated from Argan Soil for the Polyhydroxybutyrate Production from Argan Seeds Waste

Polyhydroxybutyrate (PHB) is a biodegradable bio-based polymer synthesized by microorganisms under unfavorable conditions from agro-industrial residues as a source of carbon. These aspects make the bio-based polymer attractive for the mass production of biodegradable plastics, and a definitive replacement for petroleum-based plastics. The aim of this work was to characterize the putative PHB-producing bacterium 1B isolated from the argan soil, to identify the polymer produced, and quantify the PHB production using argan seeds waste. DNA extraction, PCR, and Sanger sequencing were conducted for the molecular identification of strain 1B; the residual biomass and the PHB quantification were measured and compared in the presence of simple sugars and pretreated argan seeds waste. The 1B growth and PHB synthesis were optimized by selecting physical and nutritional parameters: temperature, incubation time, pH, NaCl concentration, and nitrogen sources concentrations. A preliminary characterization of the bio-based polymer extracted was conducted by UV–Visible spectrophotometry and FTIR analysis. The strain 1B was identified as belonging to the genus Sphingomonas. The PHB final yield was higher in a growth culture enriched with argan waste (3.06%) than with simple sugars. The selected conditions for the bacterial optimal growth incremented the PHB final yield to 6.13%, while the increase in the argan residue concentration from 1 to 3% in a larger culture volume led to the PHB final yield of 8.16%. UV–Visible spectrophotometry of the extracted sample reported a remarkable peak at 248 nm, as well as FTIR spectra analysis, showed peaks at 1728 and 1282 wavenumber/cm. Both preliminary characterizations demonstrated that the extracted sample is the bio-based polymer polyhydroxybutyrate. The results reported in this work reveal how the costless available argan seeds can be used for polyhydroxybutyrate production using a novel Sphingomonas species

An Overview of {DNA}-Based Applications for the Assessment of Benthic Macroinvertebrates Biodiversity in Mediterranean Aquatic Ecosystems

none4Abstract: The loss of aquatic biodiversity is increasing at a rapid rate globally. There is a worldwide effort to protect, preserve and restore aquatic ecosystems. For efficient biodiversity monitoring and reliable management tools, comprehensive biodiversity data are required. The abundance and species diversity of benthic macroinvertebrates are commonly used as indicators of the aquatic ecosystem condition. Currently, macroinvertebrate species biodiversity assessment is based on morpho-taxonomy, which could be enhanced by recent advances in DNA-based tools for species identification. In particular, DNA metabarcoding has the potential to identify simultaneously many different taxa in a pool of species and to improve aquatic biomonitoring significantly, especially for indicator species. This review is focused on the current state of DNA-based aquatic biomonitoring using benthic macroinvertebrates in the Mediterranean region.openEftychia Tzafesta; Francesco Zangaro; Valeria Specchia; Maurizio PinnaTzafesta, Eftychia; Zangaro, Francesco; Specchia, Valeria; Pinna, Maurizi

Current limitations and future prospects of detection and biomonitoring of NIS in the Mediterranean Sea through environmental DNA

The biodiversity of the Mediterranean Sea is currently threatened by the introduction of Non-Indigenous Species (NIS). Therefore, monitoring the distribution of NIS is of utmost importance to preserve the ecosystems. A promising approach for the identification of species and the assessment of biodiversity is the use of DNA barcoding, as well as DNA and eDNA metabarcoding. Currently, the main limitation in the use of genomic data for species identification is the incompleteness of the DNA barcode databases. In this research, we assessed the availability of DNA barcodes in the main reference libraries for the most updated inventory of 665 confirmed NIS in the Mediterranean Sea, with a special focus on the cytochrome oxidase I (COI) barcode and primers. The results of this study show that there are no barcodes for 33.18% of the species in question, and that 45.30% of the 382 species with COI barcode, have no primers publicly available. This highlights the importance of directing scientific efforts to fill the barcode gap of specific taxonomic groups in order to help in the effective application of the eDNA technique for investigating the occurrence and the distribution of NIS in the Mediterranean Se

The “Special” crystal-Stellate System in Drosophila melanogaster Reveals Mechanisms Underlying piRNA Pathway-Mediated Canalization

The Stellate-made crystals formation in spermatocytes is the phenotypic manifestation of a disrupted crystal-Stellate interaction in testes of Drosophila melanogaster. Stellate silencing is achieved by the piRNA pathway, but many features still remain unknown. Here we outline the important role of the crystal-Stellate modifiers. These have shed light on the piRNA pathways that defend genome integrity against transposons and other repetitive elements in the gonads. In particular, we illustrate the finding that HSP90 participates in the molecular pathways of piRNA production. This observation has relevance for the mechanisms underlying the evolutionary canalization process

Análisis de la contribución de un ecoetiquetado en Argentina como instrumento de política pública para el logro de la sostenibilidad y el aumento de la competitividad

El Paradigma de la economía verde es un modelo de producción integral e incluyente que considera variables ambientales y socialels porque tiene como objetivo producir bajas emisiones de carbono, utilizar los recursos de forma eficiente y procura ser socialmente incluyente. Es la ruta que los países en vías de desarrollo tienen para llegar al desarrollo sostenible.Ibero-American Science and Technology Education Consortiu

Análisis de la contribución de un ecoetiquetado en Argentina como instrumento de política pública para el logro de la sostenibilidad y el aumento de la competitividad

El Paradigma de la economía verde es un modelo de producción integral e incluyente que considera variables ambientales y socialels porque tiene como objetivo producir bajas emisiones de carbono, utilizar los recursos de forma eficiente y procura ser socialmente incluyente. Es la ruta que los países en vías de desarrollo tienen para llegar al desarrollo sostenible.Ibero-American Science and Technology Education Consortiu

Il bivalve più grande del Mediterraneo, Pinna nobilis, nella Laguna di Acquatina: indagini preliminari e prospettive

Visitare la Laguna di Acquatina, localizzata lungo la costa Adriatica del Salento, è un’esperienza sensoriale straordinaria, ricca di emozioni, che permette agli studiosi e a differenti gruppi di stakeholder di conoscere e apprezzare un patrimonio naturale dal valore inestimabile, di percepire i suoni dell’ambiente circostante e di osservare la biodiversità nelle sue molteplici forme. Fra queste, la biodiversità in specie è l’insieme delle specie animali, vegetali e microorganismi che si trovano in un ecosistema, in un habitat o in un’area predefinita. Le liste di specie, o checklist, sono gli strumenti di indagine con cui i ricercatori analizzano le variazioni della biodiversità in specie nel tempo, nello spazio e in relazione a differenti fattori di perturbazione, naturali e antropici, inclusi i cambiamenti climatici. Nella Laguna di Acquatina si può facilmente osservare anche la biodiversità a un livello di organizzazione ecologica superiore, cioè la biodiversità tra gli habitat. Quest’ultima è definita come l’eterogeneità degli habitat presenti in un ecosistema o in un’area predefinita. Ad Acquatina è facile osservare e individuare distintamente l’habitat acquatico, la macchia mediterranea, il cordone dunale, l’antistante spiaggia e il mare. La biodiversità in specie della Laguna di Acquatina è elevata, caratterizzata dalla presenza di tutti i gruppi tassonomici caratteristici degli ecosistemi acquatici di transizione e costieri dell’Ecoregione Mediterranea. Sono anche numerose le specie di interesse prioritario, cioè quelle specie che a seguito di forti minacce di degrado ed estinzione vengono sottoposte a un regime di tutela straordinario da parte delle istituzioni internazionali, europee e nazionali. A causa della presenza di numerose specie e habitat di interesse prioritario, la Laguna di Acquatina è inserita all’interno di un più ampio sito facente parte della Rete NATURA 2000. La Rete NATURA 2000 è stata istituita dall’Unione Europea e ha la finalità di tutelare e conservare le specie e gli habitat di interesse prioritario. L’ultimo censimento ufficiale relativo al 2015 elenca 33 specie di interesse prioritario per il sito NATURA 2000 denominato Aquatina di Frigole (IT9150003). La maggior parte delle specie riportate nel censimento appartengono all’avifauna, ma Pinna nobilis (Linnaeus, 1758) non era presente nel censimento del 2015. A partire dalla seconda metà del 2017, le attività didattiche, anche di rilievo internazionale, e di ricerca scientifica a carattere ecologico si sono rafforzate. La Laguna di Acquatina si è trasformata in un autentico laboratorio su campo, utile anche per azioni di divulgazione scientifica e di promozione degli sport acquatici ecosostenibili. Alla fine del 2017 sono stati rinvenuti i primi esemplari di Pinna nobilis (L.) durante lo svolgimento di un campionamento scientifico. Si tratta di un mollusco bivalve appartenente alla famiglia “Pinnidae”, comunemente chiamato cozza penna, nacchera o stura. Pinna nobilis è una specie endemica del Mar Mediterraneo, in cui è il più grande bivalve raggiungendo dimensioni anche superiori a un metro di lunghezza. È una specie protetta dall’Unione Europea attraverso le Direttive 92/43/CEE e 2006/105/CE. La pesca e la rimozione sono assolutamente vietate, e sono previste ingenti ammende per chi agisce illegalmente. Usualmente Pinna nobilis viene associata ad ambienti marini, essa vive sepolta per circa un terzo della sua lunghezza nel sedimento, tipicamente in fondi mobili, preferenzialmente associata alle praterie di fanerogame marine (Posidonia oceanica, Cymodocea nodosa e Zostera marina), e anche in zone sabbiose prive di vegetazione. Le pareti esterne delle valve vengono colonizzate da numerose specie incrostanti animali e vegetali, ciò contribuisce a incrementare la biodiversità in specie dell’area in cui si trova P. nobilis. Questa specie può anche colonizzare le porzioni più prossimali e protette di lagune e stagni costieri, in cui può costituire popolazioni ad elevata densità. Gli ambienti lagunari costituiscono, infatti, un “cosmo” singolarmente variegato ed attraente, per la complessità dei fattori ed interazioni ecologiche, e per la varietà di condizioni trofiche e climatiche che, nel complesso, favoriscono la colonizzazione di questi ambienti da parte di specie marine e d’acqua dolce, siano esse indigene o aliene. Per le sue caratteristiche ecologiche, Pinna nobilis è una specie utilizzata nel biomonitoraggio degli ecosistemi acquatici costieri, inclusi quelli marini, e come specie target nella Strategia Marina (Direttiva MSFD 2008/56/EC). Per quanto riguarda il suo ruolo ecologico, P. nobilis è una specie “filtratrice”- e fornisce numerosi servizi ecosistemici: filtra dalla colonna d’acqua una grande quantità di materia organica e detriti sospesi contribuendo alla rimozione dei nutrienti e alla trasparenza dell’acqua; ospita altre specie determinando un aumento della biodiversità locale; attira subacquei e snorkeler incentivando le attività ricreative e di educazione ambientale. Essendo una specie commestibile, già gli Egizi, i Romani e alcuni popoli Islamici utilizzavano questa specie per scopi alimentari, tessevano il suo bisso per fare dei pregiati ricami e lavoravano le valve per ottenere preziosi ornamenti per le loro vesti. A scala Mediterranea, le informazioni e la letteratura scientifica più recenti su Pinna nobilis (L.) ci raccontano, invece, di una specie esposta a numerose minacce di degrado, di una progressiva riduzione della densità di popolazione e scomparsa dovute alla pesca illegale, ai cambiamenti climatici, agli ancoraggi delle imbarcazioni da turismo e all’azione di un protozoo parassita, denominato Haplosporidium pinnae, che induce la morte degli organismi. La presenza di Pinna nobilis (L.) nella Laguna di Acquatina, Sito di Interesse Comunitario appartenente alla Rete NATURA 2000, sembra essere in controtendenza rispetto alla situazione attuale della specie. Probabilmente la laguna è utilizzata come nursery o habitat rifugio, avendo le condizioni ecologiche ottimali per la specie (Marrocco et al., 2018). L’indagine preliminare a cui si riferisce la ricerca è stata effettuata in un’area limitata della laguna, in vicinanza della foce, e ha permesso di individuare la presenza di undici individui, orientati verso la direzione Nord-Est. I principali parametri biometrici sono stati rilevati in ciascun individuo secondo il seguente schema. La larghezza massima e minima al fondo erano di 15,16 cm ± 0,726 e di 13,81 cm ± 0,611 rispettivamente, e la lunghezza della valva non coperta dal sedimento era di 16,66 cm ± 0,441. Il campionamento è stato “non distruttivo” e nessun individuo è stato rimosso o manipolato. Sono stati anche registrati i parametri abiotici della colonna d’acqua nella zona in cui P. nobilis è stata rilevata (temperatura 12,69 °C ± 0,207; ossigeno disciolto 7,21 mg*l-1 ± 0,278; salinità 24,77 PSU ± 0,963, pH 7,73 ± 0,084) (Marrocco et al., 2018). Benché si tratti di una indagine preliminare, ipotizziamo che la Laguna di Acquatina rappresenti un ambiente protetto per questa specie; qui potrebbe raggiungere dimensioni numeriche tali da permettere il reclutamento e il trans-planting in altri siti idonei, e quindi agevolarne il ripopolamento e la diffusione. La scoperta, effettuata da un team di ricercatori e studenti italiani e stranieri, provenienti da alcuni Paesi asiatici partecipanti al progetto INTER-ASIA, ha suggerito di approfondire l’attività di ricerca, di comunicazione scientifica e di citizen science nell’ambito del progetto IMPRECO “Common strategies and best practices to IMprove the transnational PRotection of ECOsystem integrity and services” – finanziato nell’ambito del Programma di Cooperazione Territoriale Europea “ADRION Adriatic-Ionian Programme INTERREG V-B Transnational 2014-2020, 1st call”. In particolare la ricerca è finalizzata al monitoraggio della specie su una scala spaziale che coinvolge il Mar Adriatico, Ionio ed Egeo. Infatti grazie alla partnership del progetto IMPRECO, distribuita nell’area di riferimento della Strategia Europea per la Regione Adriatico-Ionica (EUSAIR), sarà possibile avviare lo studio della dinamica di popolazione di Pinna nobilis, delle risposte alle perturbazioni e pressioni antropiche, ed ai parassiti mortali. Un protocollo di monitoraggio congiunto e semplificato (Joint Monitoring Protocol of IMPRECO) permetterà di raccogliere dati utili per la conservazione di Pinna nobilis su una ampia scala spaziale, e di coinvolgere gruppi interessati di stakeholder e cittadini nella raccolta dei dati e nella salvaguardia della specie. Per la sua rilevanza scientifica, la ricerca è stata recentemente pubblicata sulla rivista scientifica internazionale Nature Conservation (Marrocco et al., 2018)

Drosophila melanogaster as a Model to Study the Multiple Phenotypes, Related to Genome Stability of the Fragile-X Syndrome

Fragile-X syndrome is one of the most common forms of inherited mental retardation and autistic behaviors. The reduction/absence of the functional FMRP protein, coded by the X-linked Fmr1 gene in humans, is responsible for the syndrome. Patients exhibit a variety of symptoms predominantly linked to the function of FMRP protein in the nervous system like autistic behavior and mild-to-severe intellectual disability. Fragile-X (FraX) individuals also display cellular and morphological traits including branched dendritic spines, large ears, and macroorchidism. The dFmr1 gene is the Drosophila ortholog of the human Fmr1 gene. dFmr1 mutant flies exhibit synaptic abnormalities, behavioral defects as well as an altered germline development, resembling the phenotypes observed in FraX patients. Therefore, Drosophila melanogaster is considered a good model to study the physiopathological mechanisms underlying the Fragile-X syndrome. In this review, we explore how the multifaceted roles of the FMRP protein have been addressed in the Drosophila model and how the gained knowledge may open novel perspectives for understanding the molecular defects causing the disease and for identifying novel therapeutical targets